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2.3
FFmpeg查看音视频信息

本节介绍FFmpeg如何查看文件中的音视频信息，首先描述怎样打开音视频文件和怎样关闭音视频文件，然后叙述如何查看文件中的音视频基本信息，最后阐述如何查看音视频编解码器的参数信息。

2.3.1　打开与关闭音视频文件

使用FFmpeg打开音视频文件，首先声明一个AVFormatContext结构的指针变量，接着调用avformat_open_input函数指定文件路径，然后调用avformat_find_stream_info函数查找文件中的数据流。avformat_open_input函数和avformat_find_stream_info函数都拥有返回值，正常情况返回0表示成功，返回值小于0表示失败。

打开音视频文件之后，即可访问AVFormatContext变量中的字段信息，比如iformat字段存放着文件的输入格式信息，对应AVInputFormat结构；又如oformat字段存放着文件的输出格式信息，对应AVOutputFormat结构。无论是AVInputFormat结构还是AVOutputFormat结构，它们都包含name和long_name两个字段，其中name字段描述当前格式的名称，long_name字段描述当前格式的完整名称。

处理完音视频文件，要调用avformat_close_input函数关闭文件并释放AVFormatContext指针。下面是使用FFmpeg函数打开音视频文件的例子（完整代码见chapter02/read.c）： 

    #include <stdio.h>
    // 之所以增加__cplusplus的宏定义，是为了同时兼容GCC编译器和G++编译器
    #ifdef __cplusplus
    extern "C"
    {
    #endif
    #include <libavformat/avformat.h>
    #include <libavutil/avutil.h>
    #ifdef __cplusplus
    };
    #endif
　
    int main(int argc, char **argv) {
       const char *filename = "../fuzhou.mp4";
       if (argc > 1) {
          filename = argv[1];
       }
       AVFormatContext *fmt_ctx = NULL;
       // 打开音视频文件
       int ret = avformat_open_input(&fmt_ctx, filename, NULL, NULL);
       if (ret < 0) {
          av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Can't open file %s.\n", filename);
          return -1;
       }
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Success open input_file %s.\n", filename);
       // 查找音视频文件中的流信息
       ret = avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL);
       if (ret < 0) {
          av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Can't find stream information.\n");
          return -1;
       }
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Success find stream information.\n");
       const AVInputFormat* iformat = fmt_ctx->iformat;
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "format name is %s.\n", iformat->name);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "format long_name is %s\n", iformat->long_name);
       avformat_close_input(&fmt_ctx);  // 关闭音视频文件
       return 0;
    }

上面的FFmpeg代码同时兼容GCC和G++编译器，使用GCC的编译命令如下： 

    gcc read.c -o read -I/usr/local/ffmpeg/include -L/usr/local/ffmpeg/lib -lavformat
-lavdevice -lavfilter -lavcodec -lavutil -lswscale -lswresample -lpostproc -lm

使用G++编译的命令如下，其实只需把GCC变为G++即可。 

    g++ read.c -o read -I/usr/local/ffmpeg/include -L/usr/local/ffmpeg/lib -lavformat
-lavdevice -lavfilter -lavcodec -lavutil -lswscale -lswresample -lpostproc -lm

以上两个编译命令都会在当前目录生成可执行程序read，然后运行下面的命令，期望打开视频文件fuzhou.mp4。 

    ./read ../fuzhou.mp4

程序运行完毕，看到控制台打印以下日志信息，说明正常打开了该视频文件。 

    Success open input_file ../fuzhou.mp4.
    Success find stream information.
    format name is mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2.
    format long_name is QuickTime / MOV

注意，日志显示MP4文件的格式名称包含MOV、MP4、3GP等，表示这几种文件其实就是一家子。另外，这里的M4A应是M4V，因为M4A是音频格式，M4V才是视频格式。

2.3.2　查看音视频的信息

若想在FFmpeg代码中打印音视频文件信息，调用av_dump_format函数即可实现该功能，比如下面的代码片段示范了如何调用av_dump_format函数（完整代码见chapter02/look.c）。 

    AVFormatContext *fmt_ctx = NULL;
    // 打开音视频文件
    int ret = avformat_open_input(&fmt_ctx, filename, NULL, NULL);
    if (ret < 0) {
       av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Can't open file %s.\n", filename);
       return -1;
    }
    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "Success open input_file %s.\n", filename);
    // 查找音视频文件中的流信息
    ret = avformat_find_stream_info(fmt_ctx, NULL);
    if (ret < 0) {
       av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "Can't find stream information.\n");
       return -1;
    }
    // 格式化输出文件信息
    av_dump_format(fmt_ctx, 0, filename, 0);

接着执行下面的编译命令： 

    gcc look.c -o look -I/usr/local/ffmpeg/include -L/usr/local/ffmpeg/lib -lavformat
-lavdevice -lavfilter -lavcodec -lavutil -lswscale -lswresample -lpostproc -lm

编译完毕运行下面的命令，期望查看视频信息： 

    ./look ../2018.mp4

程序运行完毕，看到控制台输出以下日志信息： 

    Input #0, mov,mp4,m4a,3gp,3g2,mj2, from '../2018.mp4':
     Metadata:
       major_brand     : isom
       minor_version   : 512
       compatible_brands: isomiso2avc1mp41
       encoder         : Lavf57.71.100
     Duration: 00:04:13.36, start: 0.000000, bitrate: 1353 kb/s
     Stream #0:0[0x1](eng): Video: h264 (High) (avc1 / 0x31637661), yuv420p(progressive),
1440x810 [SAR 1:1 DAR 16:9], 1218 kb/s, 25 fps, 25 tbr, 12800 t
    bn (default)
       Metadata:
         handler_name    : VideoHandler
         vendor_id       : [0][0][0][0]
     Stream #0:1[0x2](eng): Audio: aac (LC) (mp4a / 0x6134706D), 44100 Hz, stereo, fltp,
128 kb/s (default)
       Metadata:
         handler_name    : SoundHandler
         vendor_id       : [0][0][0][0]

由此可见，该视频文件的持续时间为04:13.36（4分13秒又360毫秒），且视频流采用H.264编码，音频流采用AAC编码。不过这种格式化的日志显得信息繁多，令人看得眼花缭乱，最好能在代码中逐个解析每个信息字段，方便开发者理解各字段的具体含义。具体的解析步骤说明如下。

首先从AVFormatContext结构获取音视频文件的总体信息，该结构的常见字段说明如下。

·　duration：音视频文件的持续播放时间，单位为微秒。

·　bit_rate：音视频文件的播放速率，也叫作比特率，单位为比特每秒（bit/s）。

·　nb_streams：音视频文件包含的数据流个数，其值通常为2，表示包含视频流和音频流。如果是个音频文件，那么nb_streams为1，表示只有音频流。

·　max_streams：音视频文件可拥有的数据流最大个数。

·　streams：音视频文件内部的数据流数组。当nb_streams为2时，streams[0]表示第一路数据流，streams[1]表示第二路数据流。

其次调用av_find_best_stream函数获取指定类型的数据流索引，索引值就作为streams数组的下标。传入AVMEDIA_TYPE_VIDEO时，av_find_best_stream函数会返回视频流的索引；传入AVMEDIA_TYPE_AUDIO时，av_find_best_stream函数会返回音频流的索引。如果找不到视频流或者音频流，av_find_best_stream函数就会返回一个负数，因此判断返回值是否大于或等于0，便成为是否找到数据流索引的依据。

无论是streams[0]还是streams[1]，它们都属于AVStream结构的指针类型，该结构的常见字段说明如下。

·　index：当前数据流的索引。

·　start_time：当前数据流的开始播放时间戳。

·　nb_frames：当前数据流包含的数据帧个数。

·　duration：当前数据流的结束播放时间戳。

接下来编写FFmpeg代码，从视频文件中读取并打印音视频信息，主要代码片段示例如下（完整代码见chapter02/look.c）： 

    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "duration=%d\n", fmt_ctx->duration);  // 持续时间，单位为微秒
    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "bit_rate=%d\n", fmt_ctx->bit_rate);  // 比特率，单位为比特每秒
    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "nb_streams=%d\n", fmt_ctx->nb_streams);   // 数据流的数量
    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "max_streams=%d\n", fmt_ctx->max_streams);  // 数据流的最大数量
    // 找到视频流的索引
    int video_index = av_find_best_stream(fmt_ctx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, NULL, 0);
    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "video_index=%d\n", video_index);
    if (video_index >= 0) {
       AVStream *video_stream = fmt_ctx->streams[video_index];
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "video_stream index=%d\n", video_stream->index);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "video_stream start_time=%d\n",
video_stream->start_time);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "video_stream nb_frames=%d\n", video_stream->nb_frames);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "video_stream duration=%d\n", video_stream->duration);
    }
    // 找到音频流的索引
    int audio_index = av_find_best_stream(fmt_ctx, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, NULL, 0);
    av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "audio_index=%d\n", audio_index);
    if (audio_index >= 0) {
       AVStream *audio_stream = fmt_ctx->streams[audio_index];
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "audio_stream index=%d\n", audio_stream->index);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "audio_stream start_time=%d\n", audio_stream->start_time);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "audio_stream nb_frames=%d\n", audio_stream->nb_frames);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "audio_stream duration=%d\n", audio_stream->duration);
    }

接着执行下面的编译命令： 

    gcc look.c -o look -I/usr/local/ffmpeg/include -L/usr/local/ffmpeg/lib -lavformat
-lavdevice -lavfilter -lavcodec -lavutil -lswscale -lswresample -lpostproc -lm

编译完成后，执行以下命令启动测试程序，期望查看指定文件的音视频信息。 

    ./look ../fuzhou.mp4

程序运行完毕，发现控制台输出如下日志信息： 

    Success open input_file ../fuzhou.mp4.
    duration=19120000
    bit_rate=1216884
    nb_streams=2
    max_streams=1000
    video_stream index=0
    video_stream start_time=0
    video_stream nb_frames=477
    video_stream duration=244224
    audio_stream index=1
    audio_stream start_time=0
    audio_stream nb_frames=820
    audio_stream duration=837900

由日志信息可见，当前视频的持续时间为19秒多，播放速率为1216884比特每秒（bits/s），并且拥有视频流和音频流，其中视频流位于第一路，包含477个视频帧；音频流位于第二路，包含820个音频帧。

2.3.3　查看编解码器的参数

对于音视频的每种编码标准，FFmpeg都会赋予它们一个编号，调用avcodec_find_decoder函数可获得指定编号对应的解码器，调用avcodec_find_encoder函数可获得指定编号对应的编码器。无论是解码器还是编码器，它们都采用AVCodec结构，该结构的常用字段说明如下。

id：编解码器的编号。详细的编号定义及其与编码标准的对应关系见表2-5。

表2-5　常见编解码器与编码标准的对应关系

·　name：编解码器的名称。

·　long_name：编解码器的完整名称。

·　type：编解码器的归属类型，同时也是所属数据流的类型。该类型的定义来自AVMediaType枚举，详细的类型定义及其说明见表2-2。

对于音视频的数据流来说，FFmpeg把编解码器的编号保存在codecpar的codec_id字段。调用avcodec_find_decoder函数传入编解码器的编号，即可获得编解码器的结构指针。接下来通过代码演示，看看如何获取音视频文件的详细编解码参数，示例代码如下（完整代码见chapter02/codec.c）。 

    // 找到视频流的索引
    int video_index = av_find_best_stream(fmt_ctx, AVMEDIA_TYPE_VIDEO, -1, -1, NULL, 0);
    if (video_index >= 0) {
       AVStream *video_stream = fmt_ctx->streams[video_index];
       enum AVCodecID video_codec_id = video_stream->codecpar->codec_id;
       // 查找视频解码器
       AVCodec *video_codec = (AVCodec*) avcodec_find_decoder(video_codec_id);
       if (!video_codec) {
          av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "video_codec not found\n");
          return -1;
       }
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "video_codec id=%d\n", video_codec->id);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "video_codec name=%s\n", video_codec->name);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "video_codec long_name=%s\n", video_codec->long_name);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "video_codec type=%d\n", video_codec->type);
    }
    // 找到音频流的索引
    int audio_index = av_find_best_stream(fmt_ctx, AVMEDIA_TYPE_AUDIO, -1, -1, NULL, 0);
    if (audio_index >= 0) {
       AVStream *audio_stream = fmt_ctx->streams[audio_index];
       enum AVCodecID audio_codec_id = audio_stream->codecpar->codec_id;
       // 查找音频解码器
       AVCodec *audio_codec = (AVCodec*) avcodec_find_decoder(audio_codec_id);
       if (!audio_codec) {
          av_log(NULL, AV_LOG_ERROR, "audio_codec not found\n");
          return -1;
       }
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "audio_codec id=%d\n", audio_codec->id);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "audio_codec name=%s\n", audio_codec->name);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "audio_codec long_name=%s\n", audio_codec->long_name);
       av_log(NULL, AV_LOG_INFO, "audio_codec type=%d\n", audio_codec->type);
    }

接着执行下面的编译命令： 

        gcc codec.c -o codec -I/usr/local/ffmpeg/include -L/usr/local/ffmpeg/lib -lavformat
    -lavdevice -lavfilter -lavcodec -lavutil -lswscale -lswresample -lpostproc -lm

编译完成后，执行以下命令启动测试程序，期望查看指定文件采用的编解码器信息。 

    ./codec ../fuzhou.mp4

程序运行完毕，发现控制台输出如下日志信息： 

    Success open input_file ../fuzhou.mp4.
    video_codec id=27
    video_codec name=h264
    video_codec long_name=H.264 / AVC / MPEG-4 AVC / MPEG-4 part 10
    video_codec type=0
    audio_index=1
    audio_codec id=86018
    audio_codec name=aac
    audio_codec long_name=AAC (Advanced Audio Coding)
    audio_codec type=1

由日志信息可见，FFmpeg成功找到了目标文件的视频解码器和音频解码器，其中视频编码器为H.264，音频编码器为AAC。 UvUPFC1ht0G5eOsjospz4eV7p6mRQvv0utD6WZyRRsnGpr2C5Kgb9tesJT6c4Tkd

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